二效濃縮系統清潔驗證設計

周成

【摘 要】多品種共線生產在很多原料藥生產廠家是一個很普遍的現象，同一設備或同一生產線在生產不同的原料藥時，需要進行相應的清潔驗證，以證明清潔方法的可靠性。清潔驗證中需要找出設備或生產線上最差條件的生產品種，并對其清潔方法及清潔效果進行驗證，以確保在切換品種的生產時，設備清潔符合要求，設備清潔后的殘留在可控的范圍內，不會對下一個生產的品種造成交叉污染。

【關鍵詞】二效濃縮系統;清潔方法;驗證

【中圖分類號】TQ461 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2019）06-0063-03

原料藥生產企業面臨越來越多的困境：生產線利用率不高，同一生產線需要進行不同產品的生產，這就涉及共用生產線中清潔驗證的問題。如何確定生產線的清潔方法，如何找出該生產線最差的生產品種，以及如何定義清潔的驗收標準等已成為困擾企業的一大難題。

本文結合實例，分別從清潔驗證的范圍、清潔方法的確定及清潔驗收標準的計算進行詳細分析，以確定清潔驗證方案的設計方法。

1 背景和目的

以一套二效濃縮系統用于L-賴氨酸鹽酸鹽溶液和L-精氨酸鹽酸鹽溶液的濃縮生產為例，L-賴氨酸鹽酸鹽溶液和 L-精氨酸鹽酸鹽溶液為原料藥的前體物料，后續生產步驟還需經過精制生產過程。本方案的目的是對二效濃縮系統的清潔方法進行驗證，證明按照預訂的程序進行清潔后，二效濃縮系統達到預期的清潔效果，下一產品中的殘留物在可接受的范圍內。

2 范圍

要定義清潔驗證的范圍，如二效濃縮系統包含的設備主要有貯罐V1、貯罐V2、一效濃縮V3、二效濃縮V4及中轉罐V5。

3 驗證工作的實施

3.1 二效濃縮生產的產品特性

要列出清潔驗證涉及的產品及產品的一些屬性（如溶解度），涉及生產線的一些基本信息（如設備的體積及總表面積），以供后續計算清潔驗收標準用。如果在二效濃縮系統生產的產品有L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽，其產品在水中的溶解度分別如下：L-賴氨酸鹽酸鹽在水中的溶解度為400 g/kg（75 ℃），L-精氨酸鹽酸鹽在水中的溶解度為1 000 g/kg（25 ℃）。

從氨基酸在水中的溶解度看出，在該系統中生產的產品其溶解度都很大，從這一特征中可以看出，可以選擇用水作為生產設備的清潔劑，并針對設備的特點確定適宜的清潔方法。

3.2 驗證產品

由二效濃縮系統生產產品的特性可以看出，這些產品易溶于水，可以用水作為系統的清潔劑。因為設備的清洗過程實際上是一個物料溶解的過程，所以溶解度最小的產品將視為清潔最差的情況。根據產品的溶解度數據，溶解度最低的產品是L-賴氨酸鹽酸鹽，所以二效濃縮系統最差情況的產品是L-賴氨酸鹽酸鹽，即最差的設備清潔情況為L-賴氨酸鹽酸鹽生產后的清潔。

3.3 驗證設備基本信息

驗證設備基本信息主要是收集產品生產過程中接觸設備的內表面積和總體積。設備總體積主要是用于計算設備沖洗水驗收標準的基礎數據之一，而設備總表面積是用于計算設備擦拭標準的。不同的產品在同一生產線中所使用的設備可能相同，也有可能不同。L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽用二效濃縮系統生產過程中所使用的設備均一樣，二效濃縮系統的設備表面積及總體積見表1。

4 清潔驗收標準

4.1 清潔方法

結合生產線生產品種的屬性及設備的特點定義設備的清潔方法，本次生產線所生產的品種在水中的溶解度大，可以用水對設備進行清潔。二效濃縮系統的清潔方法根據系統的特性定義如下。二效濃縮系統的清洗方式為CIP清洗（在線清洗），按照CIP1→CIP2→CIP3的順序進行清洗。

CIP 1：依次用水噴淋V1、V2、V3、V4、V5 至少1 min，噴淋結束后沖洗水排污。

CIP 2：用約14 m3在60 ℃下循環清洗，噴淋V1、V2、V3、V4、V5 至少10 min，噴淋結束后清洗水排污。

CIP 3：用水噴淋V1、V2、V3、V4、V5至少1 min，噴淋結束后沖洗水排污，目測排出水無色、澄清透明。

4.2 清潔取樣方法

需要在清潔驗證方案中定義設備清潔后的取樣方法，一般的取樣方法有擦拭法、沖洗法及萃取法，可以根據設備的特性進行相應評估，選擇合適的取樣方法。二效濃縮系統的取樣方法評估及選擇如下：L-賴氨酸鹽酸鹽的飽和溶液為400 g/kg（75 ℃），L-精氨酸鹽酸鹽的飽和溶液為1 000 g/kg（25 ℃）。按照生產工藝，二效濃縮系統將約10%的L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽濃縮為約30%的濃縮液。L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽在這個濃度下為溶液不飽和狀態，距離飽和條件較遠。整個濃縮系統生產過程中物料均為溶液狀態，產品晶體析出的可能性小。

濃縮系統每個罐的頂部均有噴淋球，噴淋球可360°噴淋清洗水至設備內表面。清洗過程為熱清洗液循環清洗噴淋，清洗效果好。

產品在水中的溶解度大，較易溶于水中被清洗;設備內部有噴淋球噴淋設備內表面;清洗過程包含熱水循環噴淋清洗;設備表面光滑，易清洗干凈，沖洗取樣能夠代表清洗的效果;二效濃縮為高真空濃縮系統。由于頻繁打開設備人為進行擦拭取樣易磨損設備的密封墊片造成真空達不到要求，擦拭取樣不好操作，所以二效濃縮系統的清潔驗證過程將不進行擦拭取樣，僅進行設備沖洗水的取樣。

對設備進行清潔后，用壓力為0.2 MPa的水1 000 L 沖洗設備內表面，取該沖洗水進行檢測。

4.3 取樣點選擇

取樣點的選擇應該考慮生產設備中條件最差的情況，如設備難以清洗的部位或設備的末端，且需要在方案中以圖文的形式標明取樣的點，并要闡明選擇的理由。例如，二效濃縮系統的取樣點均選擇罐底的取樣閥門，因為二效濃縮系統的清洗方法為整個系統的循環清洗，其沖洗水是均一的，且由于物料沉積，每個罐底的位置可以被看做是清潔效果最差的點，所以選擇在每個罐體底部取樣確認其清潔效果。二效濃縮系統取樣點示意圖如圖1所示。

5 清潔驗收標準計算

清潔驗收標準的計算需要收集生產產品的半數致死量LD50，生產線生產過程中的最小批量MBS及下游客戶生產用于注射或服用的每日可用最大劑量TDD，并根據相應的計算公式計算出可接受的最小限度，最后計算出生產線清潔后可接受的清潔驗收標準。各產品的LD50、最小批量及TDD見表2。

5.1 產品殘留最大允許攜帶量（MACO）的計算

一般可通過以下幾種方法計算產品殘留。

5.1.1 方法一：基于治療日劑量（TDD）的計算

MACO=

上式中，MACO為最大允許攜帶量，Maximum Allowable Carryover。SF為安全因子（根據TDD的計算通常是1000），Safety factor。TDD為治療日劑量，Therapeutic Daily Dose。MBS為下批最小批量，Minimum Batch Size of next batch。

在二效濃縮系統生產的L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽是中間產品，后工序還有精制工藝，不是最終的產品，所以該方法不適用。

5.1.2 方法二：基于毒性數據的計算標準

安全量（不能觀察出影響的值）的計算NOEL（No Observed Effect Level）：

NOEL=

上式中，NOEL為安全量，不能觀察出影響的值（單位為mg），No Observable（Observed）Effect Level。LD50（X）為動物致命劑量（單位為mg/kg）。70為成人平均體重70 kg。2 000為經驗常數。

MACO的計算：

MACO=

上式中，MACO為最大允許攜帶量，Maximum Allowable Carryover。SF為安全因子，當生產的API用于注射劑時，安全系數取1 000。MDD為下一產品最大日劑量，Maximum Daily Dose。MBS（n）為下批最小批量，Minimum Batch Size of next batch。

在二效濃縮系統生產的L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽是中間產品，后工序還有精制工藝，不是最終的產品，所以該方法不適用。

5.1.3 方法三：基于單個未知雜質標準的計算

對于所有產品的雜質限度，對單個未知雜質的標準最小的為≤0.05%;在藥典中，其他氨基酸的標準為≤0.5%，我們選用≤0.05%的標準（比標準嚴10倍），即下一批次最小投料量為6 000 kg，則殘留量應≤6 000 kg×0.05%=3 kg=

3 000 000 mg，即3 kg÷6 000 kg=0.05%=500 ppm。

5.1.4 總結

匯總3種計算方法計算的“到下一批產品允許殘留量”的結果，選擇3種方法中的最小值，作為清潔可接受殘留水平的計算依據。從二效濃縮系統的3種計算結果可知，到下一批產品允許殘留量最小值為3 000 000 mg，殘留到產品的濃度最小值為500 ppm，即所有產品清潔后到下一批產品允許殘留應≤3 000 000 mg，允許殘留濃度應≤500 ppm。

5.2 沖洗水取樣可接受殘留水平計算

根據文中“4.2”評估的結果，二效濃縮系統需要對設備沖洗水進行取樣檢測，以下部分將針對設備沖洗水可接受殘留水平的計算進行詳解。

清潔后設備和管路都會排空，按常規的經驗，在設備內表面的液體殘留（掛壁部分）不超過設備總容積的0.1%，這些殘留全部進入下批產品中，則最大可能的污染殘留計算：交叉污染（ppm）=設備體積×0.1%×有機物濃度。沖洗水的量：500 ppm=（53×0.1%×有機物濃度）/1 000 L;故有機物濃度=交叉污染（ppm）×18 868;因為交叉污染應≤500 ppm，所以有機物濃度≤500 ppm×18 868=9 434 000 ppm。通過檢測設備中的樣品TOC檢測清洗后的有機物殘留：有機物的濃度（ppm）=TOC濃度×100。產品分子中含碳原子數量見表3。

例如：L-賴氨酸鹽酸鹽生產后清洗TOC≤3 718 883 ppm時，殘留有機物濃度≤9 434 000 ppm，則交叉污染≤500 ppm，符合要求。

L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽生產結束后清潔設備時取TOC≤3 224 541 ppm，殘留有機物濃度≤9 434 000 ppm，則交叉污染≤500 ppm，符合要求。各個產品在飽和濃度下的TOC見表4。

所有產品常溫下的飽和溶液，其TOC都<3224541 ppm，所以L-賴氨酸鹽酸鹽和L-精氨酸鹽酸鹽生產結束后清潔設備時取TOC≤157 680 ppm二效濃縮系統的清潔驗收標準。

5.3 清潔劑殘留標準

根據使用的清潔劑評估清潔劑的殘留標準，如清潔方法中使用酸或堿作為清潔劑，清潔結束后應該取樣檢測沖洗水中清潔劑的殘留，可以檢測沖洗水的酸堿度，也可以檢測沖洗水的pH與清洗水的pH值是否一致。二效濃縮系統的清潔劑為水，不需要檢測清潔劑殘留。

5.4 清潔驗收標準及驗證次數

目測排出水無色、澄清透明;沖洗水TOC≤157 680 ppm。

6 分析方法

用總有機碳方法對樣品進行檢測檢測。

參 考 文 獻

[1]APIC.GUIDANCE ON ASPECTS OF CLEANING VA-

LIDATION IN ACTIVE PHARMACEUTICAL INGREDDIENT PLANTS[Z].Revision September，2016.

[2]孫平.普通高等教育“十一五”國家級規劃教材——食品添加劑[M].北京：中國輕工業出版社，2009.

[3]chemical book.L-精氨酸鹽酸鹽說明書[Z].2017.

[4]中華人民共和國衛生部令第79號.中國藥品生產質量管理規范（2010年修訂）附錄2：原料藥，第二十四條：清潔驗證[S].

[責任編輯：鐘聲賢]